一种基于多通道微针阵列的血糖传感电极及制备方法

技术特征：
1.一种基于多通道微针阵列的血糖传感电极，其特征在于，包括：微针阵列基体以及附着在微针阵列基体表面的柔性垫片，微针阵列基体及柔性垫片均通过原位打印工艺制成，且柔性垫片设有与微针阵列相对应的镂空图案阵列；微针阵列基体包括含有微针阵列的衬底、附着在微针阵列表面的功能化修饰层和连通每根微针的图案导电层，功能化修饰层将微针阵列修饰为包括对电极、工作电极和参比电极的测量血糖酶类传感器，图案导电层排布在衬底表面，图案导电层将每根微针的信号进行单独传输。2.如权利要求1所述的血糖传感电极，其特征在于，含对电极的基片、含工作电极的基片及含参比电极的基片在左右方向拼接形成微针阵列基体，任一基片的尺寸为(0.5
×
1.5)-(1.5
×
4.5)mm，任一基片的微针阵列中微针数量为2-15根，微针的针尖长度为600-800μm，每根微针的宽度为100-300μm，任一基片的相邻两根微针的间距为100-300μm。3.如权利要求2所述的血糖传感电极，其特征在于，对电极的功能化修饰层为导电碳材料层，参比电极的功能化修饰层为依次附着的导电碳材料层和银/氯化银油墨层，工作电极的功能化修饰层为依次附着的导电碳材料层、含葡萄糖氧化酶的血清蛋白层以及聚氨酯层，导电碳材料层的厚度≤400μm。4.如权利要求1所述的血糖传感电极，其特征在于，微针阵列基体与柔性垫片之间还包括绝缘隔离层，绝缘隔离层的材质为光固树脂，绝缘隔离层的形状与柔性垫片一致，绝缘隔离层的厚度为1-5μm。5.如权利要求1所述的血糖传感电极，其特征在于，图案导电层的厚度为0.5-5μm，线宽为0.5-5μm。6.一种制备如权利要求1-5任一所述血糖传感电极的方法，其特征在于，包括如下步骤：预设微针阵列的排布，采用树脂材料，通过光硬化树脂数字光处理3d打印制备衬底；对微针阵列进行电晕处理，通过喷墨打印在微针阵列表面喷涂制备功能化修饰层，将微针阵列分别修饰为包括对电极、工作电极和参比电极的测量血糖酶类传感器；预设与微针阵列排布相对应的导电图案的形状，采用导电碳材料在衬底表面喷墨打印图案导电层；采用纳米银粘性水凝胶的墨水材料，通过喷墨打印制备柔性垫片，形成基于多通道微针阵列的血糖传感电极。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过喷墨打印在微针阵列表面喷涂制备功能化修饰层，将微针阵列分别修饰为包括对电极、工作电极和参比电极的测量血糖酶类传感器，具体包括：采用导电油墨喷涂在微针阵列表面，低温烧结后形成导电碳材料层，其中，导电油墨的溶质为碳材料，溶剂为水或有机溶剂，溶质与溶剂的比例为(1：1)-(1：10)，导电油墨的粘度为1-30cp，碳材料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管和石墨烯的至少一种，喷涂的速度为1
–
500m
·
min-1
，低温烧结的温度≤120℃；将微针阵列基体划分为左基体、中基体及右基体，在左基体的导电碳材料层的表面喷涂银/氯化银油墨层；在中基体的导电碳材料层表面依次喷涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白层和聚氨酯层；
右基体得到微针阵列表面附着导电碳材料层的对电极，左基体得到微针阵列表面依次附着导电碳材料层和银/氯化银油墨层的参比电极，以及中基体得到微针阵列表面依次附着导电碳材料层、血清蛋白层和聚氨酯层的工作电极。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在中基体的导电碳材料层表面依次喷涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白层和聚氨酯层，具体包括：采用喷墨打印工艺在中基体的导电碳材料层表面喷涂含葡萄糖氧化酶的血清蛋白层，之后常温干燥至少8h；在血清蛋白层的表面喷涂聚氨酯层，常温干燥至少16h；其中，血清蛋白层的喷墨墨水由30-100mg/ml的葡萄糖氧化酶溶液、50-200mg/ml的牛血清蛋白溶液和1-5wt％的戊二醛溶液按照体积比1:5:2组成，聚氨酯层的喷墨墨水为3-10wt％的聚氨酯溶液。9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用导电碳材料在衬底表面喷墨打印图案导电层，具体包括：采用导电碳材料在衬底表面喷墨，其中，图案导电层的喷墨为导电碳材料与光敏树脂混合物，混合比例为(1：1)-(1：10)，导电碳材料为多壁碳纳米管、单壁碳纳米管及石墨烯的至少一种，图案导电层的喷墨打印速度为1-500m
·
min-1
，墨水粘度为1-30cp；利用波长为200-400nm，强度为1-5mw的紫外光照射1-30min进行固化；得到厚度0.5-5μm，线宽为0.5-5μm的图案导电层。10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，采用纳米银粘性水凝胶的墨水材料，通过喷墨打印制备柔性垫片，具体包括：纳米银粘性水凝胶由1-30wt％高分子材料、0.05-0.3wt％纳米银、交联剂和水组成，其中，高分子材料为纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚n-聚代丙烯酰胺中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种基于多通道微针阵列的血糖传感电极及制备方法，微针阵列基体以及附着在微针阵列基体表面的柔性垫片，微针阵列基体及柔性垫片均通过打印工艺制成，且柔性垫片设有与微针阵列相对应的镂空图案阵列；微针阵列基体包括含有微针阵列的衬底、附着在微针阵列表面的功能化修饰层和连通每根微针的图案导电层，功能化修饰层将微针阵列修饰为包括对电极、工作电极和参比电极的测量血糖酶类传感器，图案导电层排布在衬底表面，图案导电层将每根微针的信号进行单独传输。本发明制备的血糖传感电极单独响应实现对局部葡萄糖浓度空间分布的测量，对于伤口、炎症部位等的血糖测量具有实用价值。量具有实用价值。量具有实用价值。


技术研发人员：陈惠琄 沈知然 刘繁茂 谢曦
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/11/11